Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Иллюстрационнок пособие по иммунологии.pdf
Скачиваний:
12
Добавлен:
29.06.2023
Размер:
6.99 Mб
Скачать

ГЛАВА

4.

СИСТЕМЫ

ВРОЖДЕННОГО

И

Фагоциты

 

 

АДАПТИВНОГО ИММУНИТЕТА

 

 

 

Фагоцитами называют гетерогенную группу клеток

 

 

 

миелоидного происхождения, способную поглощать и

Системы врожденного и адаптивного (приобретен-

переваривать микробы. В крови это нейтрофилы и мо-

ного) иммунитета представлены различными клетка-

ноциты, в тканях – макрофаги и дендритные клетки.

ми и растворимыми (гуморальными) факторами. Ней-

Фагоцитоз является общей и основной функцией всех

трализацию патогенов обеспечивает совместное и ко-

этих клеток.

 

 

ординированное действие этих систем. Система врож-

 

 

Нейтрофилы являются мобильным пулом фагоци-

денного иммунитета реагирует на внедрение микро-

тов, они мигрируют из сосудистого русла в ткани, где

бов незамедлительно, и если количество возбудителя

фагоцитируют микробы. Миграция нейтрофилов в

было небольшим, он не располагает выраженными ан-

воспалительный очаг направляется специальными хи-

тифагоцитарными факторами и не способен к внутри-

мическими веществами – хемокинами (смотри 5.2. Ак-

клеточному паразитированию,

то инфекция может

тивация фагоцитов и эндотелия). В воспалительном

быть остановлена уже на начальном этапе. Если же

очаге каждый нейтрофил способен фагоцитировать

система врожденного иммунитета не может самостоя-

примерно 10-20 бактерий, после чего погибает. По-

тельно нейтрализовать микроба, то активируется сис-

гибшие нейтрофилы являются основным компонентом

тема приобретенного иммунитета, что

в конечном

гноя.

 

 

итоге обеспечивает элиминацию (удаление) возбуди-

 

 

Остальные фагоциты: моноциты, макрофаги и ден-

теля. Система адаптивного иммунитета обладает им-

дритные клетки способны не только фагоцитировать

мунологической памятью, то

есть при повторной

микробы, но и осуществлять процессинг и презента-

встрече с тем же микробом иммунный ответ развива-

цию бактериальных антигенов T-лимфоцитам (смотри

ется гораздо быстрее и интенсивнее.

 

 

 

 

5.4. Презентация антигенов). Поэтому данную группу

 

 

 

 

 

 

4.1. Элементы врожденного иммунитета

 

клеток называют антигенпрезентирующими клетками

 

(antigen-presenting cells – APC). Особенно эффективно

Система

врожденного иммунитета

обеспечивает

презентируют антигены дендритные клетки, так как

быструю нейтрализацию патогенов. Данная система

могут одновременно контактировать с большим коли-

способна отличать «свое» от «чужого»,

за счет чего

чеством T-хелперов. Кроме фагоцитоза и презентации

происходит атака микробов, но не поражаются собст-

антигенов, макрофаги и дендритные клетки обеспечи-

венные ткани (смотри 5.1. Патоген-ассоциированные

вают развитие воспалительной реакции за счет про-

молекулярные образы и антигены). Данная система не

дукции сигнальных молекул – цитокинов (смотри 5.2.

требует времени на предварительную активацию и

Активация фагоцитов и эндотелия). Функции макро-

действует сразу после попадания микроба за физиоло-

фагов и дендритных клеток отражены на рисунке 4.1.

гические барьеры. Врожденный иммунитет обеспечи-

 

 

 

вается различными клетками и гуморальными факто-

Система комплемента

 

 

рами, основными из которых являются фагоциты, NK-

 

 

Комплемент – это система белков сыворотки крови,

клетки и система комплемента.

 

 

 

 

 

 

основной функцией которой является защита орга-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4.1. Основные функции дендрит-

 

 

 

 

 

 

ных клеток и макрофагов – антигенпрезен-

 

 

 

 

 

 

тирующих клеток (APC). Данные клетки спо-

 

 

 

 

 

 

собны фагоцитировать практические любые

 

 

 

 

 

 

группы микробов, попадающих в ткани орга-

 

 

 

 

 

 

низма (1). После разрушения микробов в фа-

 

 

 

 

 

 

голизосоме отдельные бактериальные анти-

 

 

 

 

 

 

гены в комплексе с особыми белками транс-

 

 

 

 

 

 

портируются на поверхность клетки и презен-

 

 

 

 

 

 

тируются T-лимфоцитам (2). В то же время, за

 

 

 

 

 

 

счет распознавания микробов через специаль-

 

 

 

 

 

 

ные рецепторы, происходит активация APC,

 

 

 

 

 

 

которая приводит к продукции растворимых

 

 

 

 

 

 

сигнальных молекул – цитокинов (3). Цито-

 

 

 

 

 

 

кины обладают

множеством биологических

 

 

 

 

 

 

эффектов, в том числе модулируют воспали-

 

 

 

 

 

 

тельный ответ и способствуют активации

 

 

 

 

 

 

лимфоцитов. С целью упрощения на рисунке

 

 

 

 

 

 

не отображены молекулы, участвующие в раз-

 

 

 

 

 

 

витии всех перечисленных процессов, и отсут-

 

 

 

 

 

 

ствуют их отдельные стадии; вместо этого по-

 

 

 

 

 

 

казаны только конечные эффекты.

 

 

 

 

 

 

Зорников Д.Л., Литусов Н.В. Основы противоинфекционной иммунологии

Страница 9

низма человека от микробов. На долю комплемента приходится около 10% всех белков сыворотки крови. Синтезируемые в печени компоненты комплемента (9 основных компонентов и вспомогательные белки) циркулируют в крови в неактивной форме. Активация комплемента происходит при наличии микробного стимула с помощью нескольких механизмов (смотри

5.3. Активация комплемента). Активированный ком-

племент обеспечивает противоинфекционную защиту организма посредством нескольких механизмов (под-

робно смотри в 6.1.1. Фагоцитоз, комплемент):

прямой деструкции (лизиса) микробов;

тия адаптивного иммунитета требуется контакт с отдельными микробными структурами и время, продолжительностью от нескольких суток до нескольких недель.

Адаптивный иммунитет специфичен, то есть развивается только против отдельных микробных структур

– антигенов. Следовательно, для развития адаптивного иммунного ответа против каждого патогена требуется контакт с антигенами конкретного микроба. В то же время, система адаптивного иммунитета обладает памятью: после первого контакта с антигеном происходит как бы его «запоминание». В результате, при по-

ускорения фагоцитоза микробов (опсонизавторном попадании данного антигена в организм им-

ции);

мунный ответ развивается быстрее и интенсивнее.

модулирования воспалительной реакции.

Именно наличие иммунологической памяти обеспечи-

 

вает возможность вакцинации людей от инфекцион-

NK-клетки

ных заболеваний.

 

 

 

Данные клетки являются особой группой лимфоци-

Развитие адаптивного иммунного ответа обеспечи-

тов, не имеющих дифференцировочных маркеров T и

вается антиген-презентирующими клетками, T и B-

B-лимфоцитов. По морфологии NK-клетки отличаются

лимфоцитами. Но при этом только T и B-лимфоциты

от T и B-лимфоцитов несколько большими размерами

обладают способностью распознавать антиген. От-

и наличием гранул в цитоплазме, отсюда другое их на-

дельные субпопуляции T-лимфоцитов выполняют раз-

звание – большие гранулярные лимфоциты. Цито-

ные функции. B-лимфоциты представляют относи-

плазматические гранулы NK-клеток содержат белок

тельно гомогенную популяцию клеток, способных

перфорин и ферменты гранзимы. Свое название клет-

дифференцироваться в

антителопродуцирующие

ки получили от английского словосочетания natural

клетки – плазмоциты.

 

 

 

killers, что в переводе означает естественные, или на-

 

 

 

 

туральные, киллеры. Функцией NK-клеток является

T-хелперы

 

 

 

разрушение инфицированных микробами клеток ор-

Лимфоциты, несущие на поверхности цитоплазма-

ганизма (механизмы распознавания и деструкции ин-

тической мембраны кластеры дифференцировки CD3 и

фицированных клеток NK-клетками смотри в 6.1.3.

CD4, называют T-хелперами. Данная группа клеток

Клеточная цитотоксичность).

осуществляет регуляцию иммунного ответа (отсюда и

 

название, от английского helper – помощник).

 

4.2. Элементы адаптивного иммунитета

Активированные T-хелперы способны активиро-

В отличие от врожденного иммунитета, для разви-

вать другие клетки иммунной системы: макрофаги,

 

Рисунок 4.2. Влияние T-хелперов

 

на развитие иммунного ответа.

 

После

распознавания презентиро-

 

ванного антигена T-хелперы 0 типа

 

дифференцируются в T-хелперы 1

 

или 2 типа. T-хелперы 1 типа про-

 

дуцируют цитокины (основными из

 

которых являются интерлейкин-2 и

 

гамма-интерферон), активирующие

 

макрофаги и цитотоксические T-

 

лимфоциты, что обеспечивает раз-

 

витие клеточного иммунного отве-

 

та. T-хелперы 2 типа, в свою оче-

 

редь, продуцируют иные цитокины

 

(интерлейкин-4 и др.), которые спо-

 

собствуют

активации

B-

 

лимфоцитов и их дифференцировке

 

в плазматические клетки, что при-

 

водит

к

развитию гуморального

 

иммунного ответа. С целью упроще-

ния на рисунке отображены не все молекулы, участвующие в развитии перечисленных процессов.

Зорников Д.Л., Литусов Н.В. Основы противоинфекционной иммунологии

Страница 10

цитотоксические T-лимфоциты, B-лимфоциты (смотри

5.5. Активация T и B-лимфоцитов). Особая роль при этом отводится растворимым сигнальным молекулам

– цитокинам, но также активация может происходить и путем непосредственного межклеточного взаимодействия, через связывание сигнальных трансмембранных белков.

В зависимости от набора продуцируемых цитокинов выделяют два типа T-хелперов. T-хелперы 1 типа продуцируют преимущественно цитокины, активирующие макрофаги и цитотоксические T-лимфоциты, тем самым регулируют развитие клеточного иммунного ответа. T-хелперы 2 типа вырабатывают цитокины, обеспечивающие пролиферацию B-лимфоцитов и их дифференцировку в плазматические клетки. Преобладание T-хелперов 2 типа способствует развитию гуморального иммунного ответа (рисунок 4.2).

Цитотоксические T-лимфоциты

Дифференцировочными маркерами цитотоксиче-

ских T-лимфоцитов (cytotoxic T lymphocyte – CTL) яв-

ляются молекулы CD3 и CD8. Второе название этих клеток – T-киллеры. Функцией активированных CTL является уничтожение клеток организма, презентирующих микробные антигены (т.е. инфицированных клеток). CTL и NK-клетки обладают общей функцией и схожей тактикой деструкции клеток, однако отличаются механизмами распознавания атакуемых клеток

(смотри в 6.1.3. Клеточная цитотоксичность).

B-лимфоциты и плазматические клетки

B-лимфоциты экспрессируют на поверхности цитоплазматической мембраны дифференцировочные молекулы CD19, CD20, CD21, CD22. На поверхности данных клеток также присутствуют иммуноглобулины, с помощью которых B-лимфоциты распознают антиген

(смотри 5.5. Активация T и B-лимфоцитов).

Плазматические клетки – это терминально дифференцированные B-лимфоциты. Эти клетки в огромных количествах продуцируют и секретируют во внеклеточное пространство иммуноглобулины.

Иммуноглобулины

Иммуноглобулины – это гликопротеины, продуцируемые B-лимфоцитами и плазматическими клетками. Существуют две формы иммуноглобулинов: мембранные и растворимые. Мембранные иммуноглобулины продуцируются B-лимфоцитами и остаются связанными с их цитоплазматической мембраной. Растворимые иммуноглобулины продуцируются плазматическими клетками и секретируются ими во внеклеточное пространство. Данные иммуноглобулины называют антителами.

Рисунок 4.3. Схематичное строение молекулы иммуног-

лобулина класса G (IgG). IgG является типовым иммуноглобулином. Это мономерная молекула, состоящая из двух тяжелых белковых γ-цепей (зеленый цвет) и двух легких белковых κ или λ-цепей (синий цвет). Между собой цепи связаны дисульфидными (красный цвет) и множеством нековалентных связей. Активные центры образуются N- концевыми участками тяжелых и легких цепей (выделены серыми овалами). Ближе к C-концевым участкам тяжелых цепей имеются боковые полисахаридные цепи (оранжевые полукруги).

Функцией мембранных иммуноглобулинов является распознавание антигенов (смотри 5.5. Активация T и B-лимфоцитов), в то время как антитела обеспечивают нейтрализацию микробов и их токсинов, а также усиливают функционирование элементов врожденного иммунитета (смотри 6.1.2. Иммуноглобулины).

Молекулы иммуноглобулинов состоят из тяжелых и легких белковых цепей, соединенных между собой дисульфидными связями (рисунок 4.3). Существует пять изоформ тяжелых цепей (альфа – α, гамма – γ, дельта – δ, эпсилон – ε, мю – µ) и две изоформы легких цепей (каппа – κ и лямбда – λ). Тяжелые и легкие цепи могут комбинироваться в любых сочетаниях, однако в составе каждой молекулы иммуноглобулина присутствуют только одинаковые изоформы тяжелых и легких цепей.

Зорников Д.Л., Литусов Н.В. Основы противоинфекционной иммунологии

Страница 11

В зависимости от изоформы тяжелых цепей, входящих в молекулу иммуноглобулина, выделяют пять классов иммуноглобулинов (Ig): IgA, IgG, IgD, IgE, IgM.

Различные классы иммуноглобулинов отличаются не только по химической структуре, но и некоторым биологическим свойствам (таблица 4.1).

Таблица 4.1. Особенности строения и биологические свойства отдельных классов иммуноглобулинов (Ig). Иммуног-

лобулины отличаются по строению молекул и отличаются по биологическим свойствам. Класс иммуноглобулинов определяется изоформой тяжелых цепей, входящих в его состав. Выделяют пять классов иммуноглобулинов: IgA, IgG, IgD, IgE и IgM. В качестве типового иммуноглобулина принят IgG – мономер, состоящий из двух тяжелых γ-цепей и двух легких κ или λ цепей. Разные классы Ig отличаются количеством мономерных молекул входящих в состав иммуноглобулина, количеством активных центров и т.д.

Зорников Д.Л., Литусов Н.В. Основы противоинфекционной иммунологии

Страница 12